不含氟透明超疏水涂层的制备与应用开题报告

1. 研究目的与意义

荷叶表面优于其超疏水性和自清洁效果受到广泛的关注，超疏水的特征是由粗糙表面上微米级和纳米级的乳突以及表面蜡状物的共同作用，其被定义为水接触角（wca）大于150，滑动角(sa)低于5。

基于超疏水表面独特的性质，在表面自清洁、减阻、防结冰、防潮以及防水织物等潜在应用方面引起了极大的关注。

透明超疏水表面对保护建筑物，太阳能电池表面，汽车玻璃，相机镜头，衣服，纸张十分有用，因此制备具有自清洁和光学透明性的超疏水表面是目前超疏水方向上的一个研究热点。

2. 课题关键问题和重难点

课题关键问题：1、由于长链多氟化合物会累计在生物体体内并对其后代有潜在的不利影响，因此，本课题组将采用不含氟的硅氧烷进行实验探究；2、控制正硅酸四乙酯水解和缩合后形成的二氧化硅纳米球的粒径，因为粒径会影响粗糙度，而粗糙度增加，透明度相应的会降低，本课题组将制备粒径在100nm以下的改性二氧化硅纳米粒子；3、一般涂层达到超疏水性的时候难以同时具备透明性，使其在生产生活中的应用受到很大限制，因此要制备出透明且超疏水的涂层，使其大规模生产，更好地应用于生产生活中。

课题难点：在达到超疏水性的基础上实现涂层的透明性，使得涂层的超疏水性和透明性同时具备是制备透明超疏水涂层的难点。

3. 国内外研究现状（文献综述）

超疏水界面功能材料是一种具有特殊浸润性的材料。

对于超疏水材料，水滴呈现良好的球形几何形貌而无法润湿其表面。

其中，在某些超疏水界面，水滴在不浸润表面的同时，还可以自由的滚动，并能够带走表面的灰尘等固体杂质，达到自清洁的效果，这种效应称为荷叶效应。

4. 研究方案

选定课题：不含氟透明超疏水涂层的制备与应用课题组采用溶胶-凝胶法，将正硅酸四乙酯（TEOS）在碱性条件下形成表面富含羟基的二氧化硅纳米球和甲基三甲氧基硅烷（MTMS）在弱酸条件下所合成带有甲基的硅氧硅长链，二者进行脱水缩合，实现有机无机杂化，达到二氧化硅疏水改性的目的，并不断改进TEOS、氨水、MTMS、乙醇等的比例以及反应的温度和老化的时间等调节。

5. 工作计划

第一学期17-19周翻译一篇英文文献，不少于3000字；查找并阅读与自己课题相关的文献，了解和掌握研究背景和研究现状，提出研究问题，制定研究方法，并熟悉实验室环境；第二学期1-3周准备实验所需要的必备实验器材，SEM和搅拌器等；订购实验药品，开展实验研究尝试，完成开题报告；并连同英文文献翻译一并交由指导老师审阅并上传至校网的毕设系统；第二学期4-9周开展实验研究，研制透明超疏水涂层，并通过实验，探索出同时具备透明性和超疏水性的具体比例；查找药品的相关理化性质，及时记录好每天的实验数据、现象并进行整理、总结、上传；第二学期10-11周 整理与实验相关的资料，总结各步最优条件、分析实验数据，总结实验工作成果，完成毕业论文撰写，并查重；第二学期12周 完成论文修改，并将其打印；第二学期13周 将论文交由老师审阅修改，准备论文答辩。